(57)【要約】 【課題】  本発明の目的は、強制放熱装置を含むコージェネレーション設備の熱の利用率の高い運転制御方法、運転制御装置およびこの運転制御装置を用いたコージェネレーション設備を提供することである。【解決手段】コージェネレーション設備１０は貯湯槽１３を含み、貯湯槽１３の蓄熱状態および仕上り時間を設定可能な熱利用機器１５の運転要求を監視する監視手段３５を含む。コージェネレーション設備１０はさらに制御手段３６を含み、制御手段３６は貯湯槽１３および熱利用機器１５の予め定める運転スケジュールと監視手段３５の結果とから、強制放熱装置１８が稼動するときを予測し、熱利用機器１５の仕上り時間内であって、強制放熱装置１８が稼動すると予測するときに熱利用機器１５を稼動させるように運転スケジュールを制御する。【選択図】      図１
2005265310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コージェネレーション装置から熱の供給を受ける貯湯槽および仕上り時間を設定可能な熱利用機器、該貯湯槽の蓄熱が完了し該熱利用機器が稼動しない間に稼動し該コージェネレーション装置が発生する熱を回収する強制放熱装置の運転を制御可能な運転制御装置において、
該貯湯槽の蓄熱状態および該熱利用機器の運転要求を監視する監視手段と、
該貯湯槽および該熱利用機器の予め定めた運転スケジュールと該監視手段の結果とにより該強制放熱装置が稼動すると判断するときは、該強制放熱装置が稼動すると予測するときに該熱利用機器を稼動させ、遅くとも該熱利用機器の要求する仕上り時間内に該熱利用機器の仕上りが完了するように運転スケジュールを制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする運転制御装置。
【請求項２】
前記コージェネレーション装置は、燃料電池であることを特徴とする請求項１に記載の運転制御装置。
【請求項３】
予め定める運転スケジュールに従い稼動し電力と熱を発生するコージェネレーション装置と、
該熱を使用する仕上がり時間を設定可能な熱利用機器と、
該熱を使用し温水を生成しこれを貯湯する貯湯槽と、
さらに請求項１または２に記載の運転制御装置と、
を含むことを特徴とするコージェネレーション設備。
【請求項４】
コージェネレーション装置から熱の供給を受ける貯湯槽および仕上り時間を設定可能な熱利用機器、該貯湯槽の蓄熱が完了し該熱利用機器が稼動しない間に稼動し該コージェネレーション装置が発生する熱を回収する強制放熱装置の運転制御方法であって、
該貯湯槽の蓄熱状態および該熱利用機器の運転要求を監視し、
該貯湯槽および該熱利用機器の予め定めた運転スケジュール、該貯湯槽の蓄熱状態および該熱利用機器の運転要求から該強制放熱装置が稼動すると判断するときは、該強制放熱装置が稼動すると予測するときに該熱利用機器を稼動させ、遅くとも該熱利用機器の要求する仕上り時間内に該熱利用機器の仕上りが完了するように運転スケジュールを制御することを特徴とする運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コージェネレーション装置の発生する熱をより効率的に利用するための運転制御装置、運転制御方法およびコージェネレーション設備に関する。
【０００２】
本発明において、「機器の仕上り時間」とは、機器の予め定める操作が終了する時間と同義である。
【背景技術】
【０００３】
エネルギを有効利用する観点から、発電を行うとともに、排熱を熱源として利用するコージェネレーション技術が重要視されている。コージェネレーション設備を需要地に設置することで、送電ロスを抑制するとともに排熱を利用することで総合的なエネルギの効率を高めることができる。
【０００４】
コージェネレーション設備には、オフィス地域や商業地域、工場あるいは病院などに設置されるの比較的容量の大きな設備のほか、家庭用の比較的小型のコージェネレーション設備がある。家庭用のコージェネレーション設備は、電力および熱の需要の変化量が大きいため、蓄電池や貯湯槽で平滑化を図っている。発電とともに発生する排熱は給湯や暖房に利用され、給湯は排熱を利用して作られる温水を一度貯湯槽に蓄えた後、必要に応じて出湯する。
【０００５】
図５は、従来からの家庭用コージェネレーション設備の簡略化した系統図である。家庭用コージェネレーション設備１は燃料電池２を備え、燃料電池２は電力および熱を発生する。さらに家庭用コージェネレーション設備１は、燃料電池２が発生する熱を回収するための熱交換器３、および温水を貯湯する貯湯槽４を備える。燃料電池２の発生する熱は熱回収用循環水を通じて回収され、熱交換器３で貯湯槽４から供給される水を加熱し温水を生成する。生成した温水は貯湯槽４に貯湯し、必要に応じて自動風呂などの給湯装置５に送られ給湯に使用される。
【０００６】
また家庭用コージェネレーション設備１は仕上り時間を設定可能な熱利用機器６を備える。仕上り時間を設定可能な熱利用機器６には、浴室暖房乾燥機などがある。熱交換器３の出口の温水は温水切替装置７で熱利用機器用熱交換器８に送られ、熱利用機器加熱用の循環水と熱交換し、熱利用機器６に熱を供給する。さらに家庭用コージェネレーション設備１は、貯湯槽４の蓄熱が完了し熱利用機器６が稼動しない場合に稼動し、燃料電池２が発生する熱を回収する強制放熱装置９を備える。強制放熱装置９は貯湯槽４と熱交換器３の間に設置され、貯湯槽４の温水を冷却し温度を低下させ、温度を低下させた温水は、図示を省略した水供給ポンプを通じて熱交換器３に送られ、燃料電池２の発生する熱を回収する。
【０００７】
上記家庭用コージェネレーシュン設備１は、運転ユニットを備え予め定めるスケジュールで運転を行う。運転スケジュールは、前年までの対応する日あるいは一週間前の同じ曜日の実績などや、需要者のその日の予約状況に応じて決められる。運転スケジュールの決定に際しては、給湯不足にならないように貯湯槽４の貯湯量を調整すること、燃料電池２の負荷効率を高めることなどが考慮されが、貯湯槽４の蓄熱状態と熱利用機器６の運転スケジュールを制御しないため、強制放熱装置９で燃料電池２の発生した熱を放熱させ、エネルギの有効利用が図れない場合がある。熱のみを発生する装置の場合は、熱需要がない場合は装置を停止することで対処することが可能であるが、燃料電池２は発電に伴い熱が発生するため、電力が要求されている場合は、発電に伴う熱を除去する必要が生じる。
【０００８】
家庭用コージェネレーション設備に関し、出願人は先に熱の利用効率、エネルギ効率を上げる方法を提案している。熱電併給装置の熱量が不足した場合には、不足分の熱量をヒータや燃焼ボイラなどの補助加熱手段で補えるように構成したコージェネレーションシステムにおいて、事前に熱負荷量を検出し、熱量が不足すると判断した場合には、熱量不足に先立って補助加熱手段を起動する。これにより燃焼ボイラなどの補助加熱手段の発停を抑制し、熱の利用効率を上昇させることができる（たとえば特許文献１参照）。
【０００９】
また別の技術として、コージェネレーション装置から電力供給を受けて電力を消費する機器の消費電力の変動に対する出力変化の追従速度が遅いため、急激な電力負荷の低減が発生した場合に、余剰電力を熱に変換する替わりに、運転時間帯の設定に対して自由度のある電力消費調整機器に電力を消費させる技術を提案している。余剰電力を熱に変換する替わりに、電力のまま消費させることでエネルギ効率を上げるものである（たとえば特許文献２参照）。
【００１０】
またさらに別の技術として、コージェネレーション設備の現在または未来における電力出力、熱出力、蓄電力量のなどの出力状態に関する発生情報を認識するとともに、消費機器の運転予定に関する予定情報を認識し、これらからコージェネエーション設備および消費機器それぞれの運転条件を決定し、エネルギ効率を向上させる技術を提案している（たとえば特許文献３参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２２７６５６号公報
【特許文献２】特開２００３−１５３４４９号公報
【特許文献３】特開２００３−１２９９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来のコージェネレーション設備では、熱利用機器の運転は貯湯槽の蓄熱状態を考慮することなく行われるため、貯湯槽の蓄熱が完了し強制放熱装置が稼動しているときに、熱利用機器の需要がなく、貯湯槽の蓄熱が不十分なときに熱利用機器の需要が発生するなど熱を有効に利用できない場合がある。
【００１３】
また特許文献１の技術は、事前に熱負荷量を検出し、熱量が不足すると判断した場合には、熱量不足に先立って燃焼ボイラなどの補助加熱手段を稼動させることで発停を抑制させ、補助加熱手段を含めた設備全体の熱の利用効率を上がようとするものであるが、従来技術の課題を直接解決するものではない。
【００１４】
また特許文献２の技術は、急激な電力負荷の低減が発生した場合に、余剰電力を熱に変換する替わりに、運転時間帯の設定に対して自由度のある電力消費調整機器に電力を消費させることでエネルギ効率を上げようとするものであるが、特許文献１と同様に従来技術の課題を直接解決するものではない。
【００１５】
さらに特許文献３の技術は、コージェネレーション設備のエネルギ効率を向上させる目的で、たとえば運転時間帯の設定に対して自由度のある洗濯乾燥機などを、電力負荷が極端に低下する深夜に分散させ運転させることで高い運転効率を得るとするものである。総合的にコージュネレーション設備の効率を高めようとするもので、強制放熱装置を含むコージェネレーション設備の熱の利用率を高める技術に関するものではない。
【００１６】
本発明の目的は、強制放熱装置を含むコージェネレーション設備の熱の利用率の高い運転制御方法、運転制御装置およびこの運転制御装置を用いたコージェネレーション設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、コージェネレーション装置から熱の供給を受ける貯湯槽および仕上り時間を設定可能な熱利用機器、該貯湯槽の蓄熱が完了し該熱利用機器が稼動しない間に稼動し該コージェネレーション装置が発生する熱を回収する強制放熱装置の運転を制御可能な運転制御装置において、
該貯湯槽の蓄熱状態および該熱利用機器の運転要求を監視する監視手段と、
該貯湯槽および該熱利用機器の予め定めた運転スケジュールと該監視手段の結果とにより該強制放熱装置が稼動すると判断するときは、該強制放熱装置が稼動すると予測するときに該熱利用機器を稼動させ、遅くとも該熱利用機器の要求する仕上り時間内に該熱利用機器の仕上りが完了するように運転スケジュールを制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする運転制御装置である。
【００１８】
また本発明で、前記コージェネレーション装置は、燃料電池であることを特徴とする。
また本発明は、予め定める運転スケジュールに従い稼動し電力と熱を発生するコージェネレーション装置と、
該熱を使用する仕上がり時間を設定可能な熱利用機器と、
該熱を使用し温水を生成しこれを貯湯する貯湯槽と、
さらに請求項１または２に記載の運転制御装置と、
を含むことを特徴とするコージェネレーション設備である。
【００１９】
また本発明は、コージェネレーション装置から熱の供給を受ける貯湯槽および仕上り時間を設定可能な熱利用機器、該貯湯槽の蓄熱が完了し該熱利用機器が稼動しない間に稼動し該コージェネレーション装置が発生する熱を回収する強制放熱装置の運転制御方法であって、
該貯湯槽の蓄熱状態および該熱利用機器の運転要求を監視し、
該貯湯槽および該熱利用機器の予め定めた運転スケジュール、該貯湯槽の蓄熱状態および該熱利用機器の運転要求から該強制放熱装置が稼動すると判断するときは、該強制放熱装置が稼動すると予測するときに該熱利用機器を稼動させ、遅くとも該熱利用機器の要求する仕上り時間内に該熱利用機器の仕上りが完了するように運転スケジュールを制御することを特徴とする運転制御方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、運転制御装置は、貯湯槽および熱利用機器の予め定めた運転スケジュールと該監視手段の結果とにより強制放熱装置が稼動すると判断するときは、強制放熱装置が稼動すると予測するときに熱利用機器を稼動させる。これにより熱を放熱させることなく熱を有効に回収することが可能となり、熱の利用率を高めることができる。また運転制御装置は、熱利用機器の仕上り時間内に仕上りを完了させるように熱利用機器の運転スケジュールを制御するため、熱利用機器を使用する者の要求を満足させることができる。
【００２１】
また本発明によれば、コージェネレーション装置は燃料電池であるため、運転制御装置は燃料電池を用いる場合においても、使用することができる。
【００２２】
また本発明によれば、運転制御装置はコージェネレーション設備に使用することができる。また運転制御装置は、燃料電池を含むコージェネレーション設備も使用することができる。
【００２３】
また本発明によれば、運転制御方法は、貯湯槽、熱利用機器および強制放熱装置の運転を制御し、貯湯槽および熱利用機器の予め定めた運転スケジュールと該監視手段の結果とにより強制放熱装置が稼動すると判断するときは、強制放熱装置が稼動すると予測するときに熱利用機器を稼動させるように制御する。これにより熱を有効に回収することが可能となり、熱の有効利用を図ることができる。また本運転制御方法は、熱利用機器の仕上り時間内に仕上りを完了させるように熱利用機器の運転スケジュールを制御するため、熱利用機器を使用する者の要求を満足させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は本発明の実施の一形態としての家庭に設置されるコージェネレーション設備の概略的な構成を示すブロック図であり、図２は本発明の実施の一形態としての家庭用コージェネレーション設備の簡略化した系統図である。コージェネレーション設備１０はコージェネレーション装置１１として、固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel
Cell以下ＰＥＦＣ型燃料電池と記す）を備える。またコージェネレーション設備１０はＰＥＦＣ型燃料電池１１が、発生する熱を回収するための熱交換器１２を備える。熱交換器１２はＰＥＦＣ型燃料電池１１の熱を利用し温水を作り、貯湯槽１３に温水を貯湯する。貯湯槽１３に貯湯する温水は給湯装置１４の給湯に利用される。
【００２５】
またコージェネレーション設備１０は、ＰＥＦＣ型燃料電池１１の発生する熱を利用する仕上り時間を設定可能な熱利用機器１５を備える。熱利用機器１５への熱の供給は、ＰＥＦＣ型燃料電池１１の発生した熱を利用して作った温水を温水切替装置１６を介して熱利用機器用熱交換器１７に送り、さらに熱利用機器用熱交換器１７と熱利用機器１５との間で熱交換することで行う。またコージェネレーション設備１０は、貯湯槽１３の蓄熱が完了し、熱利用機器１５の需要がない場合に、ＰＥＦＣ型燃料電池１１で発生する熱を回収するための強制放熱装置１８を備える。熱利用機器１５などの運転制御は、貯湯槽１３の蓄熱状態および熱利用機器１５の運転要求を監視し、熱利用機器１５の運転スケジュールを制御する運転制御装置１９が行う。
【００２６】
ＰＥＦＣ型燃料電池１１は電解質に固体高分子膜を使用し、水素を燃料極と呼ばれる電極に供給し、空気極に酸素を供給すると、水素ガスは触媒の作用で電子と水素イオンに分解され、電子は外部回路を回路を通って空気極に移動し電流を作りだす。水素イオンは固体高分子膜を通過して空気極に到達し、酸素および外部回路を通ってきた電子と結合し水を生成する。このように水素と酸素の反応により電気と熱を発生する。なおコージェネレーション装置はＰＥＦＣ型燃料電池１１に限定されるものではなく、リン酸型燃料電池、ガスエンジンまたはガスタービンなどの原動機を駆動源とした発電装置などが利用可能なことは言うまでもない。
【００２７】
ＰＥＦＣ型燃料電池１１への水素ガスの供給は、水素ガスをボンベなどを通じて直接供給する方法のほか、都市ガス２０あるいはガソリンなどを供給しこれを改質することでも得ることができる。ＰＥＦＣ型燃料電池１１（以下燃料電池と記す）が発電した電力は電力線２１を通じて図示を省略した分電盤に送られ、商用電力と併せて各電化製品に供給される。一方発電に伴い発生する熱は、熱回収用循環管路２２を流通する循環水に奪われる。この循環水は貯湯槽１３から水供給ポンプ２３を介して供給される水と熱交換器１２を通じて熱交換し、循環水は温度を下げ再び燃料電池１１が発生する熱を回収する。
【００２８】
貯湯槽１３から供給された水は、熱交換器１２を通じて熱を得て温水となり温水供給管路２４，２５を介して貯湯槽１３に貯湯される。貯湯する温水の温度は６５℃程度であり貯湯槽の貯湯量は約２００リットルである。温水は貯湯槽１３の上部に戻され、貯湯槽１３では上部に温水の層、下部に水の層が形成される。熱交換器１２への水の供給は、貯湯槽１３の下部の水を水供給管路２６，２７，２８および水供給ポンプ２３を通じて行う。貯湯槽１３の底部には給水管２９が接続され、必要に応じて水が補給される。
【００２９】
貯湯槽１３は水位を検出するための液ベルセンサ３０と温度を検出するための温度センサ３１を備え、これにより貯湯槽１３の蓄熱状態を検知することができる。貯湯槽１３に貯湯された温水は、貯湯槽１３の上部に設けられた給湯管路３２から図示を省略したポンプを介して風呂や食器洗い乾燥機などの給湯装置１４に供給される。
【００３０】
温水は給湯装置１４に利用される以外にも、床暖房などの暖房にも使用することが可能であるが、ここでは浴室暖房乾燥機などの仕上り完了時間が設定可能な熱利用機器１５に使用する。熱利用機器１５への温水の供給は、温水供給管路２４，２５と接続する三方弁などの温水切替装置１６を介して、温水を熱利用機器側１５へ供給することで行う。温水切替には、他にも電磁弁を用いて切替える方式を採用することも可能である。三方弁１６に接続した管路３３を通じて供給された温水は、熱利用機器用熱交換器１７を通じて熱利用機器１５の加熱用循環水と熱交換する。
【００３１】
温度を下げた温水は、管路３３および水供給管路２７を通じて水供給ポンプ２３の吸入側に接続され、ふたたび熱交換器１２を介して燃料電池１１の熱を奪う。一方熱利用機器用熱交換器１７を通じて熱を得た熱利用機器１５の加熱用循環水は、管路３４を通じて熱利用機器１５に熱を与える。熱利用機器１５の温度調整は、図示を省略した温度制御用の温度センサとこれに対応した図示を省略した温水循環ポンプの流量を調整することで行う。
【００３２】
強制放熱装置１８は、貯湯槽１３の下部と接続する管路２６の一端を接続し、他端を水供給管路２７と接続する。強制放熱装置１８は、貯湯槽１３の蓄熱が完了した状態、つまり液レベルが最高位で温度が所定の温度となっており、かつ熱利用機器１５の需要がない時に、燃料電池１１で発生する熱を除熱するために作動する。熱のみを発生する装置の場合は、熱需要がない場合は装置を停止することで対処することが可能であるが、燃料電池１１は発電に伴い熱が発生ため、電力が要求されている場合は、発電に伴う熱を除去する必要が生じる。強制放熱装置１８は燃料電池１１が発生する熱を除去する能力を備えるものであればよく、空冷式ラジエタ、水冷式ラジエタあるいは多管式熱交換器などが該当する。
【００３３】
貯湯槽１３の蓄熱が完了していない場合、熱交換器１２には貯湯槽１３の下部の温度の低い水を供給すること可能であるが、貯湯槽１３の蓄熱が完了している場合においては、貯湯槽１３に水が補給されないため、貯湯槽１３には温度の低い水が存在しない。このため貯湯槽１３の蓄熱が完了している場合は、貯湯槽１３の温水を強制放熱装置１８で温度を下げた後、熱交換器１２へ送る。強制放熱装置１８で温度を下げた水は熱交換器１２を通じて熱を得て再度温水となり貯湯槽１３に戻るので、貯湯槽１３の蓄熱が完了し熱利用機器１５の需要がない場合は、貯湯槽１３内の温水は循環され、強制放熱装置１８による冷却、熱交換器１２による加熱を受ける。
【００３４】
運転制御装置１９は、監視手段３５と制御手段３６を備え、監視手段３５は、貯湯槽１３に設けた液ベレルセンサ３０、温度センサ３１、給湯装置１４および暖房乾燥機などの熱利用機器１５の運転要求を監視する。監視手段３５はデータを制御手段３６に送り、制御手段３６は熱利用機器１５などの運転を制御する。
【００３５】
次にコージェネレーション設備１０の運転要領について説明する。燃料電池１１の運転は図示を省略した運転ユニットが管理する。運転ユニットは運転スケジュールを作成する機能を備え、運転スケジュールに従い燃料電池１１の起動、停止あるいは出力を制御する。運転スケジュールは運転ユニットが備える記憶手段に記憶した過去の運転データに基づき、たとえばカレンダに従い、前年までの対応する日の実績に天気予報などを加味して作成する。また使用者の熱利用機器１５、給湯機器１４あるいは図示を省略した電化製品の稼動要求に応じて運転ユニットは燃料電池１１の運転を制御する。発電した電力は電力線２１を通じて図示を省略した分電盤に送られ、受電した商用電力とともに電化製品の稼動に使用される。
【００３６】
一方、燃料電池１１が発生する熱は、熱回収用循環水を通じて除去される。加熱された燃料電池冷却用の熱回収用循環水は、熱交換器１２を通じて貯湯槽１３から供給される水と熱交換し温度を下げる。熱交換器１２を通じて温水となった水は貯湯槽１３に貯湯される。貯湯槽１３の蓄熱状態は、貯湯槽１３に備えられる液レベルセンサ３０と温度センサ３１で検出され、これら出力は燃料電池１１の運転ユニットに送られ、燃料電池の運転制御が行われる。貯湯槽１５に貯湯された温水は、食器洗浄乾燥器、風呂あるいはキッチンの給湯など給湯装置１４の要求に応じて、図示を省略したポンプを介して給湯装置１４に供給される。
【００３７】
また燃料電池１１で発生する熱で加熱された温水は、必要に応じて浴室暖房乾燥機などの熱利用機器１５に使用される。熱利用機器１５の場合は給湯の場合の異なり、温水は循環利用される。浴室暖房乾燥機への熱の供給は、温水供給管路２４，２５に設けた温水切替装置である三方弁１６を介して、熱利用機器用熱交換機１７に温水を供給することで行う。熱利用機器１５と貯湯槽１３への温水の供給は、熱利用機器１５を優先して行う。また熱利用機器１５は貯湯槽１３および強制放熱装置１８との関係においては、次のように運転する。
【００３８】
熱利用機器１５は、強制放熱装置１８が稼動すると予想される時間帯に優先的に運転する。熱利用機器１５は、要求した時刻までに仕上りが完了していればよく、要求した時刻以前に仕上りが完了することは問題ない。たとえば、浴室暖房乾燥機を使用して洗濯物を乾かす場合、使用者が乾燥完了時間を夕方７時と設定している場合であっても、夕方６時までに乾燥を終了させてもよい。熱利用機器１５の運転スケジュールの変更に際しては、可能な限り燃料電池１１の運転効率あるいはエネルギ効率が、高くなるように運転を制御することは言うまでもない。
【００３９】
運転制御装置１９は、貯湯槽１３および熱利用機器１５の運転スケジュールから、今後の熱利用機器１５の運転時刻を予測し、貯湯槽１３の蓄熱状態あるいは電力需要との関係で強制放熱装置１８が稼動すると予想される場合は、熱の利用率を上げるため強制放熱装置１８が稼動すると予想される時間帯に熱利用装置１５を運転するように運転スケジュールを制御する。熱利用機器１５の運転要求つまり予測される運転時刻の算出および貯湯槽１３の蓄熱状態の検出は、運転制御装置１９の監視手段３５が行い、これらの信号を受けて運転制御手段１９が運転の制御を行う。
【００４０】
図３は、本発明の実施の一形態としてのコージェネレーション設備の運転制御装置１９を用いて運転を制御する場合の貯湯槽の貯湯量などを示す図である。図４は、本発明の運転制御装置１９の比較例として、本発明の運転制御装置１９を用いることなく、使用者の設定した時間に熱利用機器１５を稼動させる場合の貯湯槽の貯湯量などを示す図である。図３に示すように、本実施形態の運転制御装置１９を用いて運転を制御する場合、次のような作用を奏する。つまり本実施形態の運転制御装置１９は、強制放熱装置１８が稼動すると予測する時間帯にあわせて熱利用機器１５を稼動させるため、図４の比較例に比べ熱利用機器１５の運転開始時間が早くなっている。前記熱利用機器１５は浴室暖房乾燥機で、使用者が設定した浴室暖房乾燥機１５の仕上り時間は時間ｔ５である。また給湯装置１４の運転は本願実施形態、比較例とも予め予約されているものとする。
【００４１】
運転制御装置１９は、燃料電池１１の運転スケジュールに従い、貯湯槽１３の貯湯量が時間ｔ０から時間ｔ３に向かって増加するように温水切替装置１６を制御する。時間ｔ０から時間ｔ３の間は、貯湯槽１３には温水が補給されるが、給湯装置１４が稼動する時間ｔ１から時間ｔ２までは、温水の供給量以上に給湯装置１４が温水を使用するため、貯湯槽１３の貯湯量は低下する。給湯装置１４は、使用者が予め設定した時間ｔ１からｔ２まで稼動する。
【００４２】
運転制御装置１９は時間ｔ３で浴室暖房乾燥機１５の運転を開始するように制御する。運転制御装置１９は浴室暖房乾燥機１５の稼動に際し、温水を熱利用機器用熱交換器１７供給するように三方弁１６を切替えるように制御する。これにより貯湯槽１３への温水の供給は停止し、浴室暖房乾燥機１５の運転が終了する時間ｔ４まで貯湯槽１３の貯湯量は保持される。浴室暖房乾燥機１５の熱負荷が小さい場合は、温水の一部のみ熱利用機器用熱交換器１７へ供給されるため、貯湯槽１３の貯湯量は増加する。
【００４３】
使用者が設定した浴室暖房乾燥機１５の仕上り時間は時間ｔ５であるのに対して、本願実施形態の浴室暖房乾燥機１５の運転が終了した時間つまり仕上りが完了した時間はｔ４であり、使用者が設定した仕上り時間ｔ５を十分に満足するものである。ここでは浴室暖房乾燥機１５の運転を連続して行っているが、必ずしも連続に行う必要はなく、使用者の設定した浴室暖房乾燥機１５の仕上り時間ｔ５内であれば、断続的に行ってもよい。
【００４４】
燃料電池１１の運転ユニットは、貯湯槽１３の貯湯量を給湯装置１４の使用に間にあうように燃料電池１１の運転を制御し、給湯装置１４が運転開始を予定している時間ｔ５で貯湯槽１３の貯湯は完了する。給湯装置１４は使用者が時間ｔ５からｔ６まで運転を予約しているため、時間ｔ５になると運転を開始する。給湯装置１４の給湯使用量は、燃料電池１１の発生する熱を使用して作られる温水の量よりも多いため、貯湯槽１３の貯湯量は、時間ｔ５から給湯装置１４の運転が終了する時間ｔ６までの間低下する。
【００４５】
図４に示す比較例の時間ｔ１０から時間ｔ１３の間は、本発明の実施形態の図３の時間ｔ０から時間ｔ３に対応し、燃料電池１１の運転スケジュールおよび給湯装置１４の運転時間は本発明の実施形態と同じである。よって比較例の時間ｔ１０から時間ｔ１２の間の貯湯槽１３の貯湯量の経時変化は本発明の実施形態と同じである。比較例においては時間ｔ１２から時間ｔ１３までの間は給湯装置１４および浴室暖房乾燥機１５の運転が予定されていないため、時間ｔ１３で貯湯槽の貯湯は完了する。
【００４６】
時間ｔ１３以降に運転が予定されているのは時間ｔ１４の浴室暖房乾燥機１５の運転であり、時間ｔ１３から時間ｔ１４の間は、熱負荷がないので燃料電池１１の発電に伴い発生する熱を除去すべく強制放熱装置１８が稼動する。この強制放熱装置１８が稼動する間は熱を無駄に消費しており、熱が有効利用されない状態である。
【００４７】
時間ｔ１４になると、使用者が設定した時間に従い浴室暖房乾燥機１５が稼動を開始するため、強制放熱装置１８は運転を停止する。時間ｔ１３から給湯装置１４の使用が開始される時間ｔ１５まで間は、給湯装置１４が稼動しないため、貯湯槽１３の貯湯量は満杯の状態で推移する。時間ｔ１５から使用者が予め設定した運転スケジュールに従い給湯装置１４の運転が開始される。貯湯槽１３の貯湯量は供給される温水の量に比較し、給湯装置１４での温水の使用量が多いので、貯湯設備１４の運転が終了する時間ｔ１６まで低下を続ける。
【００４８】
図３に示した本発明の実施形態と図４に示した比較例とを比較すると、本発明では運転制御装置１９は、強制放熱装置１８が稼動すると予想される時間帯に浴室暖房乾燥機１５を稼動させていることがわかる。このように運転制御装置１９は浴室暖房乾燥機１５の運転スケジュールを強制放熱装置１８が稼動すると予測される時間帯に変更し稼動させるため、熱の利用率を高めることができる。また熱利用機器１５の仕上り完了時間内に、仕上りが完了するように運転スケジュールを制御するため、使用者の要求を満足させることもできる。また運転制御装置１９は、燃料電池１１の運転スケジュール従い貯湯槽１３の貯湯を行うように制御する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の一形態としての家庭用コージェネレーション設備の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１の家庭用コージェネレーション設備の簡略化した系統図である。
【図３】図１の家庭用コージェネレーション設備の運転制御装置を用いて運転を制御する場合の貯湯槽の貯湯量および熱利用機器の運転スケジュールを示す図である。
【図４】図３の比較例を示す図である。
【図５】従来技術であるコージェネレーション設備の概略的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  コージェネレーション設備
１１  燃料電池
１３  貯湯槽
１５  熱利用機器
１６  温水切替装置
１８  強制放熱装置
１９  運転制御装置
３５  監視手段
３６  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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